(57)【要約】【課題】容易且つ安価に製造可能で、発光色の制御が容易な発光性シリコンポリマーを提供する。【解決手段】発光性シリコンポリマーは、組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、メチル、エチル、ｎ−プロピル、ｎ−ブチル、ｎ−ペンチル、ｎ−ヘキシル、ｎ−ヘプチル、ｎ−オクチル、ｎ−ノニル、ｎ−デシル、ｎ−ウンデシル、ｎ−ドデシル、ｎ−トリデシル、ｎ−テトラデシル、ｎ−ペンタデシル、ｎ−ヘキサデシル、ｎ−ヘプタデシル、ｎ−オクタデシル、ｎ−ノナデシル、ｎ−エイコシル、ｉ−プロピル、ｉ−ブチル、ｉ−ヘキシル、ｓｅｃ−ブチル、２−エチルヘキシル、ベンジル、β−フェネチル、γ−フェニルプロピル、又はδ−フェニルブチルを表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマー。
【請求項２】
請求項１に記載された発光性シリコンポリマーにおいて、
上記Ｒは、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基である発光性シリコンポリマー。
【請求項３】
請求項１に記載された発光性シリコンポリマーにおいて、
下記組成式（１）で表される組成物を熱分解してなる発光性シリコンポリマー。
【化１】
2007217610.tif 000011
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
【請求項４】
請求項３に記載された発光性シリコンポリマーにおいて、
上記組成式（１）で表される組成物は、その分子量が１０００以上である発光性シリコンポリマー。
【請求項５】
請求項１に記載された発光性シリコンポリマーにおいて、
発光中心波長が３８０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるエレクトロルミネッセンス光を生ずる発光性シリコンポリマー。
【請求項６】
組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマーにより実質的に形成された発光層と、
上記発光層に正孔を注入する陽極と、
上記発光層に電子を注入する陰極と、
を備えた発光素子。
【請求項７】
組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマーを製造するための方法であって、
下記組成式（１）で表される組成物を熱分解することにより上記発光性シリコンポリマーを得ることを特徴とする発光性シリコンポリマーの製造方法。
【化１】
2007217610.tif 000012
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
【請求項８】
組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表され、相互に発光色の異なる複数種類の発光性シリコンポリマーを製造するための方法であって、
下記組成式（１）で表される組成物を、相互に異なる温度で熱分解することによって、相互に発光色の異なる発光性シリコンポリマーを得ることを特徴とする発光性シリコンポリマーの製造方法。
【化１】
2007217610.tif 000013
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
【請求項９】
請求項７又は８に記載された発光性シリコンポリマーの製造方法において、
上記Ｒは、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基である発光性シリコンポリマー。
【請求項１０】
請求項７又は８に記載された発光性シリコンポリマーの製造方法において、
上記組成式（１）で表される組成物は、その分子量が１０００以上である発光性シリコンポリマーの製造方法。
【請求項１１】
実質的に組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマーからなる発光層と、該発光層を狭持する一対の電極とを備えた発光素子を製造する方法であって、
上記一対の電極の一方が形成された基板上に、実質的に下記組成式（１）で表される組成物からなる層を形成する層形成工程と、
上記層形成工程において形成された層を加熱して上記化学式（１）で表される組成物を熱分解させることにより上記発光層を形成する工程と、
を備えた発光素子の製造方法。
【化１】
2007217610.tif 000014
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
【請求項１２】
請求項１１に記載された発光素子の製造方法において、
上記層形成工程は、上記化学式（１）を溶媒に溶解させてなるインクを塗布し、その後乾燥させることにより行うことを特徴とする発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は発光性シリコンポリマー、その製造方法、その発光性シリコンポリマーを用いた発光素子、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、シリコンは間接遷移型三次元半導体であるため、従来、シリコン系の材料は発光材料としてはあまり着目されていなかった。しかしながら、近年、シリコンに関する種々の研究が盛んになされた結果、シリコン系の発光材料が見出され、シリコン系発光材料に関する種々の報告がなされている（例えば、非特許文献１等）。また、それと同時に、シリコン系の発光体の製造方法としても、種々の方法が提案されており、例えば、非特許文献１には、スパッタ法を用いたシリコン系発光体の製造方法が開示されている。
【非特許文献１】Ｓｈｏｊｉ  Ｆｕｒｕｋａｗａ  ａｎｄ  Ｔａｔｓｕｒｏ  Ｍｉｙａｓａｔｏ，  Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ，  Ｖｏｌ．３８，  Ｎｏ．８，  Ｐ５７２６−５７２９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、スパッタ法によるシリコン系発光体の製造方法では、シランガスが必要となる、大型な設備が必要である、製造に高コストを要するといった種々の問題がある。また、例えば、シリコンネットワーク中に有機官能基を導入すること等が困難で、発光色が相互に異なる複数種類の発光体を形成すること、言い換えれば、発光色の制御が困難であるという問題がある。
【０００４】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、容易且つ安価に製造可能で、発光色の制御が容易な発光性シリコンポリマーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明に係る発光性シリコンポリマーは、組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表されることを特徴とする。
【０００６】
上記組成式ＳｉxＨyＲzにおけるＲは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。
【０００７】
本発明に係る発光性シリコンポリマーは、下記組成式（１）で表される組成物を熱分解してなるものであることが好ましい。ここで、組成式（１）で表される組成物の分子量（詳細には、ポリスチレン換算の分子量）は１０００以上であることが好ましい。
【０００８】
【化１】
2007217610.tif 000002
【０００９】
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）尚、組成式（１）におけるＲは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。
【００１０】
本発明に係る発光性シリコンポリマーは、発光中心波長が３８０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるエレクトロルミネッセンス光を生ずるものであることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る発光素子は、発光層と、発光層に正孔を注入する陽極と、発光層に電子を注入する陰極とを備えている。発光層は、組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマーにより実質的に形成されている。尚、上記組成式ＳｉxＨyＲzにおけるＲは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る発光性シリコンポリマーの第１の製造方法は、組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマーを製造するための方法である。本発明に係る発光性シリコンポリマーの第１の製造方法は、下記組成式（１）で表される組成物を熱分解することにより発光性シリコンポリマーを得ることを特徴とする。尚、組成式（１）で表される組成物の分子量（詳細には、ポリスチレン換算の分子量）は１０００以上であることが好ましい。
【００１３】
【化１】
2007217610.tif 000003
【００１４】
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
本発明に係る発光性シリコンポリマーの第２の製造方法は、組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表され、相互に発光色の異なる複数種類の発光性シリコンポリマーを製造するための方法である。本発明に係る発光性シリコンポリマーの第２の製造方法は、下記組成式（１）で表される組成物を、相互に異なる温度で熱分解することによって、相互に発光色の異なる発光性シリコンポリマーを得ることを特徴とする。ここで、組成式（１）で表される組成物の分子量（詳細には、ポリスチレン換算の分子量）は１０００以上であることが好ましい。
【００１５】
【化１】
2007217610.tif 000004
【００１６】
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
本発明に係る発光性シリコンポリマーの第１及び第２の製造方法において、組成式ＳｉxＨyＲz及び組成式（１）におけるＲは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る発光素子の製造方法は、実質的に組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマーからなる発光層と、発光層を狭持する一対の電極とを備えた発光素子を製造するための方法である。
【００１８】
本発明に係る発光素子の製造方法は、一対の電極の一方が形成された基板上に、実質的に下記組成式（１）で表される組成物からなる層を形成する層形成工程と、層形成工程において形成された層を加熱して化学式（１）で表される組成物を熱分解させることにより発光層を形成する工程とを備えている。
【００１９】
層形成工程は、化学式（１）を溶媒に溶解させてなるインクを塗布し、その後乾燥させることにより行うものであることが好ましい。
【００２０】
【化１】
2007217610.tif 000005
【００２１】
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である）
本発明に係る発光素子の製造方法において、組成式ＳｉxＨyＲz及び組成式（１）におけるＲは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、容易且つ安価に製造可能で、発光色の制御が容易な発光性シリコンポリマーを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
（実施形態１）
本実施形態１では、組成式ＳｉxＨyＲz（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している。以下、この組成式を「組成式Ａ」とすることがある。）で表される発光性シリコンポリマー（以下、「発光性シリコンポリマー１」とする。）、及びその製造方法について説明する。
【００２５】
発光性シリコンポリマー１は、以下に示すような製造方法により、比較的容易に且つ低コストに製造することができる。また、大型装置を要さず、環境に悪影響を及ぼすシランガスを用いずに製造可能である。すなわち、発光性シリコンポリマー１は、環境に優しい製造方法により製造することができる。
【００２６】
上述の通り、発光性シリコンポリマー１は、置換基Ｒを備えているため、置換基Ｒを変化させることにより発光色を種々に変化させることができる。また、ｘ及びｙの値も製造工程において容易に制御することができ、ｘ及び／又はｙの値を変化させることによっても発光色を種々に変化させることもできる。すなわち、本実施形態１に係る発光性シリコンポリマー１は、比較的容易にその発光色を変化させることができるものである。
【００２７】
尚、発光性シリコンポリマー１を組成式ＳｉxＨyＲz表すにおいて、Ｒは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。
【００２８】
次に、発光性シリコンポリマー１の製造方法について詳細に説明する。
【００２９】
発光性シリコンポリマー１は、下記組成式（１）で表されるシリコンポリマー（以下、「シリコンポリマー２」とする）を用いて、下記化学式（２）に基づいて製造される。尚、ここで用いられるシリコンポリマー２の分子量（詳細には、ポリスチレン換算の分子量）は特に限定されるものではないが、例えば、１０００以上であることが好ましい。
【００３０】
【化１】
2007217610.tif 000006
【００３１】
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、ｎは１０以上の自然数である。Ｒは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。）
【００３２】
【化２】
2007217610.tif 000007
【００３３】
化学式（２）に示すとおり、本実施形態１に係る発光性シリコンポリマー１は、シリコンポリマー２を熱分解することにより得られる。具体的には、シリコンポリマー２を加熱して、シリコンポリマー２においてシリコン（Ｓｉ）に結合している置換基Ｒの一部を脱離させて水素原子に置換することにより発光性シリコンポリマー１は得られる。尚、置換基Ｒが脱離した部分すべてが水素原子に置き換わる必要は必ずしもなく、脱離した置換基Ｒに結合していたＳｉの結合手のうちの一部は他のＳｉと結合してもよい。すなわち、組成式Ａ中の、ｘ、ｙ、ｚで表される式（ｘ−ｚ）／ｘが置換基Ｒが脱離した割合を示し、ｙ／ｘが置換基Ｒが水素原子に置き換わった割合を示す。そして、（ｘ−ｚ−ｙ）／ｘが置換基Ｒが脱離してシリコンネットワークを形成する結合手となった割合を示す。
【００３４】
シリコンポリマー２の熱分解反応を行う際の雰囲気温度（以下、「熱分解反応温度」ともいう。）は、置換基Ｒの種類やｎの値等によって適宜調節することができるものであるが、一般的に、摂氏１００度以上摂氏１０００度以下であることが好ましい。シリコンポリマー２の熱分解反応を行う際の雰囲気圧力も同様に、置換基Ｒの種類やｎの値等によって適宜調節することができるものであるが、一般的に、１．３３×１０-9ｂａｒ（１０-6ｍｍＨｇ）以上１．０１ｂａｒ（１ａｔｍ）以下であることが好ましい。また、熱分解反応を行う際の雰囲気は、酸素を含むものであってもよいが、酸素を含まないものであることが特に好ましい。酸素非存在雰囲気において熱分解反応を行うことにより、発光性シリコンポリマー１の収率を向上することができる。
【００３５】
このシリコンポリマー２の熱分解反応において、熱分解反応を行う雰囲気の温度を変化させることにより得られる発光性シリコンポリマー１の発光色を制御することができる。具体的には、反応雰囲気の温度を高くすることにより得られる発光性シリコンポリマー１の発光色が長波長化する。逆に、反応雰囲気の温度を低くすることにより得られる発光性シリコンポリマー１の発光色を短波長化することができる。
【００３６】
このように、この熱分解反応という製造方法によれば、従来のスパッタ法等と比較して非常に容易且つ安価に行える製造方法によって、発光性シリコンポリマー１を得ることができる。また、反応雰囲気の温度を変化させることにより、容易に得られる発光性シリコンポリマー１の発光色を制御変更することができる。この製造方法によれば、例えば、（中心）発光波長が３８０ｎｍといった近紫外光を発光する発光性シリコンポリマー１から（中心）発光波長が１０００ｎｍといった赤外光を発光する発光性シリコンポリマー１まで、種々の発光色の発光性シリコンポリマー１を容易に製造することができる。
【００３７】
また、熱分解反応の雰囲気温度と得られる発光波長とは非常によい相関関係にあるため、ひとたび、熱分解反応の雰囲気温度と得られる発光波長との相関関係を見出した後は、たとえまだ製造したことないような発光色の発光性シリコンポリマー１であっても、その相関関係より容易に製造条件を確定することが可能である。
【００３８】
一般的に、熱分解反応の生成物として得られる発光性シリコンポリマー１は溶媒に対する溶解度が比較的低いものの、前駆体たるシリコンポリマー２は、溶媒（例えば、メチルシクロヘキサンやトルエン等といった有機溶媒など）に対して高い溶解度を示す。このため、まず、シリコンポリマー２を上述のような溶媒にとかし、インク状とした後、そのインクを塗布等することによって薄膜化し、その後に熱分解反応を行うことにより薄膜状の発光性シリコンポリマー１を形成することも可能となる。このように、前駆体たるシリコンポリマー２が溶媒に対して比較的高い溶解度を有するものであるため、種々の形状、形態の発光性シリコンポリマー１を比較的容易に製造することができる。
【００３９】
尚、本実施形態１において、シリコンポリマー２の製造方法は、特に限定されるものではないが、シリコンポリマー２は、例えば、下記化学式（３）のようなＷｕｒｔｚ型の縮合重合反応を用いて製造することができる。
【００４０】
【化３】
2007217610.tif 000008
【００４１】
（ここで、Ｒは、炭素数が１以上２０以下の直鎖飽和炭化水素基、炭素数が１以上２０以下の分岐鎖飽和炭化水素基、水酸基、又はアラルキル基を表し、Ｘはハロゲン原子を表す。Ｒは、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ｎ−ノニル基、ｎ−デシル基、ｎ−ウンデシル基、ｎ−ドデシル基、ｎ−トリデシル基、ｎ−テトラデシル基、ｎ−ペンタデシル基、ｎ−ヘキサデシル基、ｎ−ヘプタデシル基、ｎ−オクタデシル基、ｎ−ノナデシル基、ｎ−エイコシル基等の直鎖アルキル基、ｉ−プロピル基、ｉ−ブチル基、ｉ−ヘキシル基、ｓｅｃ−ブチル基、２−エチルヘキシル基等の分岐鎖アルキル基、ベンジル基、β−フェネチル基、γ−フェニルプロピル基、又はδ−フェニルブチル基等のフェニルアルキル基等であることが好ましい。）
上記化学式（３）で表される縮合重合反応に用いる触媒としては、例えば、クラウンエーテル等が挙げられる。また、縮合重合反応に用いる溶媒としては、例えば、メチルシクロヘキサンやトルエン等が挙げられる。
【００４２】
（実施形態２）
本実施形態２では、上記実施形態１で説明した発光性シリコンポリマー１を用いた発光素子（例えば、エレクトロルミネッセンス発光素子）１０について、図１を参照しながら詳細に説明する。
【００４３】
図１は本実施形態２に係る発光素子１０の断面図である。
【００４４】
発光素子１０は、基板１１と、陽極１２と、発光層１３と、陰極１４とを備えている。陽極１２は基板１１の上に設けられている。陽極１２は発光層１３に正孔（ホール）を注入する機能を有する。陽極１２の上には発光層１３が設けられており、さらにその発光層１３の上に陰極１４が設けられている。すなわち、発光層１３は陽極１２と陰極１４とにより挟持されている。陰極１４は発光層１３に電子を注入する機能を有する。発光層１３において、陽極１２及び陰極１４のそれぞれから注入された正孔及び電子が再結合することにより励起子が形成される。この励起子（又は、この励起子により遷移させられた物質）が基底状態へと失活する際にエレクトロルミネッセンス光が生じ、そのエレクトロルミネッセンス光が発光層１３から取り出される仕組みとなっている。
【００４５】
本実施形態２に係る発光素子１０において、発光層１３は、上記実施形態１で説明した発光性シリコンポリマー１から実質的になるものである。上述のように発光性シリコンポリマー１は、その製造に大型の装置を要さず、比較的容易に且つ低コストに製造することができる。また、環境に悪影響を及ぼすシランガスを用いずに製造可能である。さらに、発光性シリコンポリマー１は、比較的容易にその発光色を変化させることができるものである。従って、本実施形態２に係る発光素子１０は、比較的容易且つ安価に製造可能で、且つ、その発光色を容易に変化させることが可能なものである。
【００４６】
尚、本実施形態２では、発光層１３が陽極１２及び陰極１４のそれぞれと直接接触した構成の発光素子１０を例に挙げて説明したが、陽極１２と発光層１３との間に正孔注入層や正孔輸送層をさらに設けてもよい。また、陰極１４と発光層１３との間に電子注入層や電子輸送層をさらに設けてもよい。
【００４７】
次に、発光素子１０の製造方法について説明する。
【００４８】
まず、ガラス等からなる基板１１の上に陽極１２を形成する。次に、陽極１２が形成された基板１１の上に発光層１３を形成する。最後に、発光層１３の上に、陰極１４を形成する。発光層１３の形成は、具体的には、以下の工程により行うことができる。
【００４９】
上記組成式（１）で表されるシリコンポリマー２をメチルシクロヘキサンやトルエン等の溶媒に溶解させてインクを調製する。そのインクを基板１１上に塗布し、その後乾燥させることにより、実質的にシリコンポリマー２からなるシリコン膜を形成する。次に、シリコン膜を加熱して、シリコン膜に含まれるシリコンポリマー２を熱分解させる。この熱分解反応を行うことによって、実質的に発光性シリコンポリマー１からなる発光層１３を形成することができる。上述のように発光性シリコンポリマー１は溶媒に対する溶解性が比較的低いため、一旦、発光性シリコンポリマー１を合成した後に薄膜状に加工することは困難である。それに対して、シリコンポリマー２は比較的メチルシクロヘキサンやトルエン等の有機溶媒に対する溶解度が高い。このため、シリコンポリマー２の段階で成膜し、その後熱処理することにより、比較的容易に、実質的に発光性シリコンポリマー１からなる発光層１３を形成することができる。
【実施例】
【００５０】
実施例として、種々のＳｉxＨy（ｉ−Ｂｕ）z（ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される発光性シリコンポリマー及び、種々のＳｉxＨy（ｎ−Ｂｕ）z（ｘ≧ｙ＋ｚ、０．０００１≦ｙ、０．０００１≦ｚであり、各Ｈ及びＲは、それぞれ異なるＳｉに直接結合している）で表される種々の発光性シリコンポリマーを合成した。
【００５１】
まず、下記化学式（４）に示す縮合重合反応を用いてシリコンポリマー２を合成した。
【００５２】
【化４】
2007217610.tif 000009
【００５３】
具体的には、内部を窒素雰囲気に置換したフラスコ中にメチルシクロヘキサン（１０ｍｌ）、１２ークラウン−４−エーテル（０．０９２ｇ：０．５２ｍｍｏｌ）、及び金属ナトリウム（２．４ｇ：１０４ｍｍｏｌ）を入れて、１２０℃に加熱しながら攪拌した。攪拌はナトリウムの表面に金属光沢が観察されるまで続けた。ナトリウムの表面に金属光沢が観察された後、メチルシクロヘキサン（１０ｍｌ）に溶解させたｉ−ブチルトリクロロシラン（５．０ｇ：２６ｍｍｏｌ）をゆっくりと滴下した。滴下が完了した際、金属ナトリウムは紫色に、反応溶液は黄橙色に視認された。滴下完了後、さらに１時間、１２０℃にて加熱攪拌を続けた。その後、反応液を常温まで徐冷した。
【００５４】
反応液がほぼ室温になったことを確認した後、窒素を充填したグローブボックス中において、反応溶液をメンブレンフィルター（０．５μｍ）を用いて濾過することによって、金属ナトリウムを除去し、ｉ−ブチルシリコンポリマー２の溶液を得た。
【００５５】
得られたｉ−ブチルシリコンポリマー２の溶液を適量サンプル管に入れ、溶媒乾燥後、窒素雰囲気中において減圧した状態で封管した。以上の要領で、ｉ−ブチルシリコンポリマーが減圧封入されたサンプル管を用意した。
【００５６】
上記要領と同様の要領でｎ−ブチルシリコンポリマーが減圧封入されたサンプル管を用意した。
【００５７】
次に、ｉ−ブチルシリコンポリマー、ｎ−ブチルシリコンポリマーそれぞれの熱重量（ＴＧ）分析を行った。尚、熱重量分析は、ブチルシリコンポリマー１０ｍｇを白金容器に入れ、窒素雰囲気中にて、エスエスアイ・ナノテクノロジー社製ＥＸＳＴＡＲ６２００を用いて行った。測定条件は、設定温度：２０−９００℃、昇温速度：２０℃／ｍｉｎ、保持時間：１８０分とした。
【００５８】
その結果を、図２〜図４に示す。
【００５９】
図２は、ｉ−ブチルシリコンポリマー、ｎ−ブチルシリコンポリマーそれぞれの熱重量（ＴＧ）分析結果を表すグラフである。
【００６０】
ｉ−ブチルシリコンポリマーの熱分解温度は、２１８℃〜３８８℃であった。一方、ｎ−ブチルシリコンポリマーの熱分解温度は、２７８℃〜４４５℃であった。
【００６１】
ｉ−ブチルシリコンポリマーの重量減少率は、５６．９％であった。一方、ｎ−ブチルシリコンポリマーの重量減少率は、４３．３％であった。この結果より、ｉ−ブチルシリコンポリマーの方が低温で置換基の脱離がおこることがわかった。
【００６２】
図３は、ｉ−ブチルシリコンポリマーの熱重量（ＴＧ）と反応温度との相関を表すグラフである。
【００６３】
図４は、ｎ−ブチルシリコンポリマーの熱重量（ＴＧ）と反応温度との相関を表すグラフである。
【００６４】
図３及び図４に示す結果より、共に、反応温度が上昇すると共に重量減少率が大きくなることがわかった。すなわち、反応温度を上げることによって、置換基の脱離を促進させることができることがわかった。
【００６５】
次に、ブチルシリコンポリマーが減圧封入されたサンプル管を、下記式（５）の如く、種々の温度条件下において熱分解して発光性ｉ−ブチルシリコンポリマー〔ＳｉxＨy（ｉ−Ｂｕ）z〕及び発光性ｎ−ブチルシリコンポリマー〔ＳｉxＨy（ｎ−Ｂｕ）z〕を合成した。
【００６６】
【化５】
2007217610.tif 000010
【００６７】
次に、各温度条件下において熱分解させて得られた発光性ブチルシリコンポリマーの蛍光スペクトルを測定した。測定には、ＪＡＳＣＯ  ＦＰ−６６００を用いて、７７ケルビンの温度条件下において測定した。
【００６８】
図５は、発光性ブチルシリコンポリマーの蛍光スペクトルの測定結果を表すグラフである。
【００６９】
図５中、２５０℃〜４５０℃のデータは発光性ｎ−ブチルシリコンポリマー〔ＳｉxＨy（ｎ−Ｂｕ）z〕のデータであり、５００℃のデータが発光性ｉ−ブチルシリコンポリマー〔ＳｉxＨy（ｉ−Ｂｕ）z〕のデータである。また、図５には、熱分解反応前のｎ−ブチルシリコンポリマーの蛍光スペクトルを併記している。
【００７０】
図５に示すように、熱分解反応温度を変化させることにより得られる発光性ブチルシリコンポリマーの発光波長を変化させることができることがわかった。具体的には、熱分解反応温度を高くすることにより、比較的発光波長が長い発光性ブチルシリコンポリマーを得ることができることがわかった。逆に、熱分解反応温度を低くすることにより、比較的発光波長が短い発光性ブチルシリコンポリマーを得ることができることがわかった。
【００７１】
以上、図２〜図５に示す結果より、熱分解反応温度を変化させることにより、置換基Ｒの脱離率を変化させることができ、その結果、種々の発光色の発光性ブチルシリコンポリマーを合成できることがわかった。
【００７２】
図５に示すように、熱分解反応前のｎ−ブチルシリコンポリマーも蛍光を発するものである。しかしながら、ｎ−ブチルシリコンポリマーのような、上記組成式（１）で表されるようなシリコンポリマーの場合は、得られる蛍光の波長は、置換基Ｒの種類を変化させることによってのみ変化させることができる。従って、発光色が相互に異なる複数種類のシリコンポリマーを製造しようとすると、複数種類の組成式（１）によって表されるシリコンポリマーを合成しなければならず、非常に手間とコストがかかる。また、置換基Ｒを変化させた場合に得られる蛍光の波長は、その合成前には予見することが困難である。すなわち、実際の合成をする前段階において、所望の波長の蛍光を発するシリコンポリマーの組成を確定することは困難である。
【００７３】
それに引き替え、本実施例で合成した発光性ｉ−ブチルシリコンポリマー〔ＳｉxＨy（ｉ−Ｂｕ）z〕や発光性ｎ−ブチルシリコンポリマー〔ＳｉxＨy（ｎ−Ｂｕ）z〕といった、置換基Ｒの一部が水素原子に置換されたシリコンポリマーの場合は、ひとたび前駆体たる組成式（１）で表されるシリコンポリマーを１種類合成した後は、熱分解反応の条件を操作することによって容易に相互に発光色の異なる複数種類のシリコンポリマーを合成することができる。また、熱分解反応の条件（温度条件）と得られる蛍光の波長とは、非常に高い相関関係を示すため、相関関係を基に、熱分解反応条件を容易に確定することができる。
【００７４】
このように、本実施例で合成したような組成式ＳｉxＨyＲzで表されるシリコンポリマーは、組成式（１）で表されるシリコンポリマーと置換基Ｒに結合したＳｉが存在する点で共通するものの、上述のように、高い設計容易性及び合成容易性を有するものであり、組成式（１）で表されるシリコンポリマーとは、分子設計上の観点から、技術的思想を全く異にするものである。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上説明したように、本発明に係る発光性シリコンポリマーは、容易且つ安価に製造可能で、発光色の制御が容易であるため、携帯電話、ＰＤＡ、テレビ、電子ブック、モニター、電子ポスター、時計、電子棚札、非常案内等に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】実施形態２に係る発光素子１０の断面図である。
【図２】ｉ−ブチルシリコンポリマー、ｎ−ブチルシリコンポリマーそれぞれの熱重量（ＴＧ）分析結果を表すグラフである。
【図３】ｉ−ブチルシリコンポリマーの熱重量（ＴＧ）と反応温度との相関を表すグラフである。
【図４】ｎ−ブチルシリコンポリマーの熱重量（ＴＧ）と反応温度との相関を表すグラフである。
【図５】発光性ブチルシリコンポリマーの蛍光スペクトルの測定結果を表すグラフである。
【符号の説明】
【００７７】
１０      発光素子
１１      基板
１２      陽極
１３      発光層
１４      陰極
【図１】
2007217610.tif 000015
【図２】
2007217610.tif 000016
【図３】
2007217610.tif 000017
【図４】
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【図５】
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